銀灣細(xì)胞（InOneCell）的CEO兼創(chuàng)始人林巍博士告訴動(dòng)脈網(wǎng)，最初接觸到單細(xì)胞測(cè)序是在2014年。彼時(shí)，Bulk RNA測(cè)序還是細(xì)胞活檢組織轉(zhuǎn)錄組研究的主要手段，通過(guò)將組織中RNA釋放出來(lái)，然后進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組的高通量定量檢測(cè)。

       “2012年美國(guó)上市公司Fluidigm推出了C1系統(tǒng)，96個(gè)單細(xì)胞腔體的Smart-Seq cDNA建庫(kù)解決方案，使得對(duì)96個(gè)細(xì)胞進(jìn)行RNA測(cè)序和定量成為可能。我有一種強(qiáng)烈的直覺(jué)，對(duì)于成千萬(wàn)上億的細(xì)胞而言，僅取96個(gè)采樣細(xì)胞測(cè)定來(lái)描述細(xì)胞特性是有局限的，但有精細(xì)的檢測(cè)已足夠令人興奮，一旦細(xì)胞通量提高到成千上萬(wàn)，那么單細(xì)胞測(cè)序的應(yīng)用場(chǎng)景就會(huì)有無(wú)限可能。”林巍博士回憶道。

       在接下來(lái)的3年多，正如林巍博士預(yù)料，高通量單細(xì)胞測(cè)序新技術(shù)的快速發(fā)展使得該領(lǐng)域推進(jìn)到當(dāng)前這樣一個(gè)市場(chǎng)引爆點(diǎn)。單從科研服務(wù)的全球市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，已經(jīng)達(dá)到了每年5-6億美元，并且還在以每年17%左右的增長(zhǎng)率迅速增長(zhǎng)。

       2016年，10x Genomics推出了首款單細(xì)胞高通量測(cè)序儀器Chromium，從設(shè)備層面實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞高通量cDNA建庫(kù)。該企業(yè)在Nasdaq上市，目前是單細(xì)胞基因測(cè)序領(lǐng)域的旗艦企業(yè)，2020年初市值曾高達(dá)100億美元。同時(shí)期，林巍博士所在實(shí)驗(yàn)室也啟動(dòng)單細(xì)胞測(cè)序項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，并與合作者陸續(xù)發(fā)表了基于液滴高通量單細(xì)胞技術(shù)框架應(yīng)用的相關(guān)研究論文。

       團(tuán)隊(duì)：化學(xué)生物學(xué)背景與光電測(cè)控技術(shù)背景聯(lián)合

       創(chuàng)立銀灣細(xì)胞之前，林巍是清華大學(xué)計(jì)算機(jī)生物學(xué)博士，隨后在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生院癌癥研究所擔(dān)任博士后，曾先后擔(dān)任美國(guó)財(cái)富500強(qiáng)政府咨詢公司SAIC資深研究員，冷泉港功能基因組實(shí)驗(yàn)室資深生物信息專家，并且在德州達(dá)拉斯貝勒醫(yī)學(xué)中心免疫研究所課題組主任（獨(dú)立PI）。他曾在《Nature》《Science》《Cell》等頂級(jí)雜志中以主要參與人身份發(fā)表多篇論文，是單細(xì)胞系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用專家。

       團(tuán)隊(duì)另一技術(shù)核心成員王春明博士是林巍博士貝勒醫(yī)學(xué)中心免疫研究所博士后，在生物信號(hào)檢測(cè)、微流控芯片技術(shù)實(shí)施，二代深度測(cè)序在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域有著多年的研究經(jīng)驗(yàn)。

       2016年，林巍博士攜團(tuán)隊(duì)在貝勒醫(yī)學(xué)中心的實(shí)驗(yàn)室首次產(chǎn)生高通量單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)，“早期我們使用的是那種組裝的開(kāi)放式系統(tǒng)來(lái)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，把微流控系統(tǒng)、試劑盒，各種技術(shù)模塊組合起來(lái)。” 林巍博士描述道，“這些開(kāi)放的平臺(tái)提供科研服務(wù)綽綽有余，而且靈活性很高，但從終端缺少相關(guān)特殊實(shí)驗(yàn)技能的用戶角度來(lái)看，如果能夠有整機(jī)一體化的設(shè)備，則使用更為便利可靠，受眾更廣。就像Illumina NGS設(shè)備在臨床檢驗(yàn)扮演的角色一樣，單細(xì)胞測(cè)序快速建庫(kù)設(shè)備的投放、相關(guān)檢測(cè)成本的降低，以及大規(guī)模臨床檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景的出現(xiàn)是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。”

       2018年初，林巍博士團(tuán)隊(duì)回到中國(guó)，與西北大學(xué)國(guó)家微檢測(cè)工程中心合作進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序。中科院西安光機(jī)所團(tuán)隊(duì)的加入使得系統(tǒng)優(yōu)化和整機(jī)一體化設(shè)備的實(shí)現(xiàn)更近一步。“團(tuán)隊(duì)一部分是化學(xué)生物學(xué)背景，另一部分是光電測(cè)控技術(shù)背景。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)看，無(wú)論是整機(jī)一體化、微流控芯片、反應(yīng)微球等試劑耗材的生產(chǎn)，還是生信分析服務(wù)均有極大優(yōu)勢(shì)，可以全方位切入單細(xì)胞測(cè)序領(lǐng)域。”林巍博士介紹道。

       更重要的是，來(lái)自于中科院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所光電跟蹤與測(cè)量領(lǐng)域多位資深專家和高級(jí)工程師加入了團(tuán)隊(duì)。經(jīng)過(guò)短短一年的嘗試，林巍博士團(tuán)隊(duì)的單細(xì)胞設(shè)備研發(fā)就取得階段性成果。

       與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還發(fā)表了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組智能識(shí)別論文，并啟動(dòng)腫瘤單細(xì)胞圖譜計(jì)劃，2019年6月，推出了首款高通量、多通道檢測(cè)的單細(xì)胞cDNA自動(dòng)化建庫(kù)設(shè)備樣機(jī)，林巍博士與包括希望之城轉(zhuǎn)化基因組研究所、Scripps研究所、索爾克研究所、上海交大仁濟(jì)醫(yī)院、中南大學(xué)湘雅醫(yī)院的國(guó)內(nèi)外多家知名科研和臨床機(jī)構(gòu)建立了深度合作。

       自主開(kāi)發(fā)核心原件、控制耗材成本

       近年來(lái)，單細(xì)胞測(cè)序和研究課題快速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)顯示，2019年，Pubmed中已發(fā)表1338篇科學(xué)文獻(xiàn)，相較于2018年的661篇，同比增長(zhǎng)102.4%。但單細(xì)胞測(cè)序試劑、耗材、技術(shù)服務(wù)等價(jià)格居高不下，以10x Genomics為例，一個(gè)單細(xì)胞組織樣本的數(shù)據(jù)產(chǎn)生服務(wù)費(fèi)為2萬(wàn)-4萬(wàn)，數(shù)據(jù)分析較數(shù)據(jù)產(chǎn)生難度更高，服務(wù)費(fèi)支出也更大。

       “如果將數(shù)據(jù)產(chǎn)生服務(wù)費(fèi)降到1萬(wàn)以下，單細(xì)胞測(cè)序市場(chǎng)必然會(huì)快速膨脹，達(dá)到市場(chǎng)可支付的水平。一個(gè)強(qiáng)大的新檢測(cè)技術(shù)就好比一個(gè)小孩子得到了一臺(tái)顯微鏡，如果不是成本限制，他會(huì)把沙粒、樹(shù)葉、小蟲(chóng)這樣的東西都放在顯微鏡下看看以滿足人們強(qiáng)大的好奇心。”林巍博士表示，“國(guó)內(nèi)單細(xì)胞測(cè)序企業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局目前是，大量第三方科研服務(wù)商采購(gòu)設(shè)備，再向其他科研單位提供專業(yè)復(fù)雜的單細(xì)胞測(cè)序服務(wù)。但是單細(xì)胞RNA測(cè)序有較高的樣本新鮮度的要求，如果能夠在終端用戶便利使用，則更為理想，這也是我們選擇切入產(chǎn)業(yè)的方向，從易于操作的整機(jī)一體化單細(xì)胞測(cè)序文庫(kù)檢測(cè)設(shè)備開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)切入，充分發(fā)揮合作團(tuán)隊(duì)光電測(cè)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)出性能優(yōu)越操作簡(jiǎn)單的設(shè)備，并努力降低數(shù)據(jù)產(chǎn)生的成本，快速建立市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。” 據(jù)林巍博士的介紹，團(tuán)隊(duì)整機(jī)優(yōu)化之后新平臺(tái)的試劑耗材成本還不到市場(chǎng)對(duì)標(biāo)企業(yè)的1/3。

       從整體來(lái)看，單細(xì)胞測(cè)序是從單個(gè)細(xì)胞水平上對(duì)包括DNA和RNA的遺傳物質(zhì)進(jìn)行測(cè)序，以單細(xì)胞為單元實(shí)現(xiàn)定性和定量， 從而識(shí)別高度復(fù)雜的多細(xì)胞組織的類型、功能，特定細(xì)胞健康或狀態(tài)的變化、變異。而常規(guī)的基于樣本全細(xì)胞的檢測(cè)，都是在大量細(xì)胞的整體水平上，對(duì)整個(gè)組織細(xì)胞群進(jìn)行遺傳分析，失去了很多細(xì)節(jié)。

       從操作流程來(lái)看，單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的核心需要對(duì)來(lái)自不同細(xì)胞的遺傳物質(zhì)進(jìn)行細(xì)胞身份的標(biāo)記的設(shè)備，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行NGS深度測(cè)序。

       單細(xì)胞制備通常采用機(jī)械法、酶解法或其他組合方案將組織解離消化，形成單細(xì)胞的懸浮緩沖液。單細(xì)胞分離與DNA/cDNA捕獲標(biāo)記是單細(xì)胞測(cè)序的關(guān)鍵步驟，與最終單細(xì)胞數(shù)據(jù)的質(zhì)量、精準(zhǔn)度息息相關(guān)，其中，高效的微流控芯片和精密的光電測(cè)控是單細(xì)胞分離捕獲的技術(shù)關(guān)鍵。

       在單細(xì)胞測(cè)序設(shè)備的核心技術(shù)元件方面，銀灣細(xì)胞團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大部分元件的自主化生產(chǎn)。

       正如單細(xì)胞測(cè)序是NGS深度測(cè)序的應(yīng)用場(chǎng)景之一，是NGS的衍生應(yīng)用。NGS作為一種中樞節(jié)點(diǎn)的生物技術(shù)，覆蓋到多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域并衍生出各類深度測(cè)序相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景，例如基因組、表觀遺傳組、微生物組、宏基因組測(cè)序等。林巍博士展望道，單細(xì)胞測(cè)序本身也將成為另外一個(gè)新的中樞節(jié)點(diǎn)的生物技術(shù)，像NGS深度測(cè)序技術(shù)引領(lǐng)一個(gè)新產(chǎn)業(yè)。他期待凡是以多細(xì)胞組織為研究對(duì)象的檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景， 銀灣細(xì)胞所研制的新型單細(xì)胞設(shè)備也能將像Illumina 的NGS測(cè)序設(shè)備一樣扮演重要角色。

       據(jù)透露，銀灣細(xì)胞已經(jīng)與多家國(guó)內(nèi)外知名科研和醫(yī)療單位建立合作，投放設(shè)備，開(kāi)展科研合作活動(dòng)，同步測(cè)試和優(yōu)化設(shè)備和技術(shù)陸續(xù)，并進(jìn)行試劑與耗材銷售等。科研合作以共同發(fā)表學(xué)術(shù)論文為目標(biāo)，而非僅僅提供設(shè)備、試劑、耗材，產(chǎn)生單細(xì)胞數(shù)據(jù)或者提供生信分析服務(wù)。對(duì)單細(xì)胞測(cè)序的上下游技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行全面市場(chǎng)布局。

       目前，銀灣細(xì)胞正在進(jìn)行天使輪融資，資金將用于實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞測(cè)序整機(jī)一體化設(shè)備新功能的實(shí)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)建設(shè)等。